第十九節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(一)

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1、　　 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容（一） （種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化） 主講：黃岡中學(xué)生物高級(jí)教師　童金元 一、種群是生物進(jìn)化的基本單位 1、種群的概念 　　種群是生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。種群是生物繁殖的基本單位。個(gè)體間彼此交配，通過(guò)繁殖將自己的基因傳遞給后代。 　　生活在這里的每一種動(dòng)物、植物和微生物都構(gòu)成一個(gè)個(gè)種群。生物個(gè)體通過(guò)繁殖將自己的基因傳遞給后代。 2、基因庫(kù) 　　一個(gè)種群中全部個(gè)體所含的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)，其中每個(gè)個(gè)體所含的基因只是基因庫(kù)的一部分。 　　這些金魚(yú)各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫(kù)。它們各自的基因都是基

2、因庫(kù)的一部分。個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。 3、基因頻率 　　在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率叫基因頻率。生物進(jìn)化其實(shí)就是種群基因頻率改變的過(guò)程。 　　人類(lèi)把鯽魚(yú)的后代培育成金魚(yú)，實(shí)質(zhì)就是通過(guò)選擇改變基因頻率。從圖中看，顯然紅色基因的頻率顯著提高了。 基因頻率的計(jì)算： 例1、某昆蟲(chóng)種群中，綠色翅的基因?yàn)锳, 褐色翅的基因位a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率是多少？ A基因數(shù)=2×30＋60=120個(gè) a基因數(shù)=60＋2×10=80個(gè) A的頻率==60% a的頻率==40% 例2、抽樣調(diào)查某地100

3、位女性和100位男性發(fā)現(xiàn)：女性中有5位色盲患者和20位攜帶者，男性中有15位色盲患者，則該地色盲基因的頻率約是多少？ 4、基因型頻率 在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率。 基因型頻率的計(jì)算（遺傳平衡定律） 若A的頻率=p　　　　　a的頻率=q 則AA= p2　　　　Aa=2pq　　　　　aa=q2 p2＋2pq＋q2=1 總結(jié)： A的頻率＋a的頻率=1 AA＋Aa＋aa=1 例3、在一個(gè)足夠大的種群中，A的頻率是0.4，a的頻率是0.6，若各種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、aa的基因型頻率各是____________________？ 答案：0.16　　

4、0.48　　0.36 二、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。 實(shí)例1、由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色。 突變的有利和有害并不是絕對(duì)的，它取決于生物的生存環(huán)境。 實(shí)例2、在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，無(wú)翅或殘翅的昆蟲(chóng)特別多。 　　思考：自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？它為什么還能夠作為生物進(jìn)化的原材料？ 　　例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢

5、？ 總結(jié)： 　　基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。由于基因突變和重組都是隨機(jī)的、不定向的，因此它們只是提供生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。 　　“探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響” 三、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 　　在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。 - 返回 - 　　 同步測(cè)試 一、單項(xiàng)選擇題 1、下列關(guān)于基因頻率的敘述中，正確的是（B　） A．某種群中某基因的突變率 B．某種群中某種基因的出現(xiàn)比例 C．

6、某種基因在基因庫(kù)中所占的比例稱(chēng)為基因頻率 D．一對(duì)等位基因的基因頻率之和為1/2 2、若一個(gè)群體中，某一性狀出現(xiàn)的頻率增加，這很可能是（　A） A．這個(gè)性狀對(duì)環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性 B．該群體中具此性狀的純合體多 C．這個(gè)性狀的出現(xiàn)是由環(huán)境條件引起的 D．控制這個(gè)性狀的基因?yàn)殡[性 3、某植物種群中，AA個(gè)體占16%，aa個(gè)體占36%，該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率的變化依次為（C） A．增大，不變；不變，不變 B．不變，增大；增大，不變 C．不變，不變；增大，不變 D．不變，不變；不變，增大 4、在某動(dòng)物種

7、群中，基因型AA占24%、Aa占72%、aa占4%。這三種基因型的個(gè)體在某一環(huán)境中的生存能力或競(jìng)爭(zhēng)能力為AA=Aa>aa，則在長(zhǎng)期的選擇過(guò)程中，下列較能正確表示A基因和a基因之間比例變化的圖是（D?。? 5、某小麥種群中TT個(gè)體占20%，Tt個(gè)體占60%，tt個(gè)體占20%，由于某種病害導(dǎo)致tt個(gè)體全部死亡，則病害發(fā)生前后該種群中T的基因頻率分別是（B?。? A．50%、50%　　　　　　　　　B．50%、62.5% C．62.5%、50%　　　　　　　　D．50%、100% 6、在某一人群中，調(diào)查得知，隱性性狀為16%，問(wèn)該性狀不同類(lèi)型的基因型頻率是多少（按AA、Aa、aa排列）（A　

8、） A．0.36　　　0.48　　　　0.16 B．0.48　　　0.36　　　　0.16 C．0.16　　　0.48　　　　0.36 D．0.16　　　0.36　　　　0.48 7、在一種群中，基因型AA的比例占25%，基因型Aa的比例占50%，基因型aa的個(gè)體比例為25%，已知基因型aa的個(gè)體無(wú)繁殖能力，基因型AA和Aa的個(gè)體的繁殖能力相當(dāng)，則在隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中，具有繁殖能力的個(gè)體所占比例為（B　） A．3/4　　　　　　　　　　　　B．8/9 C．1/9　　　　　　　　　　　　D．1/16 8、下列說(shuō)法正確的是（　C） A．某池塘里的全部綠藻構(gòu)成一個(gè)種群 B．種群

9、中每個(gè)個(gè)體含有該種群基因庫(kù)的全部基因 C．自然界中種群的基因頻率總在不斷變化，基因頻率的變化是使基因庫(kù)變化的原因 D．自然選擇是影響基因頻率的唯一因素 9、有關(guān)基因頻率和生物進(jìn)化的關(guān)系，以下說(shuō)法正確的是（A?。? A．生物只要發(fā)生進(jìn)化，基因頻率就會(huì)改變 B．只有在新物種形成時(shí)才發(fā)生基因頻率的改變 C．基因頻率的改變不一定引起生物的進(jìn)化 D．生物在進(jìn)化過(guò)程中不一定引起基因頻率的改變 10、“基因突變對(duì)絕大多數(shù)個(gè)體是不利的，但卻是生物進(jìn)化的重要因素之一?！蹦阏J(rèn)為這一說(shuō)法（A　） A．正確?；蛲蛔冸m對(duì)多數(shù)個(gè)體不利，但它為自然選擇提供了材料，為物種進(jìn)化奠定了基礎(chǔ) B．正確?；蛲蛔?/p>

10、雖對(duì)多數(shù)個(gè)體不利，但基因突變的方向與生物進(jìn)化的方向是基本一致的 C．不正確。因?yàn)榛蛲蛔儾焕趥€(gè)體的繁殖，會(huì)導(dǎo)致物種絕滅 D．不正確。因?yàn)榛蛲蛔儠?huì)導(dǎo)致個(gè)體死亡，不利于生物進(jìn)化 顯示提示 提示： 　　1、基因頻率是指在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率。 　　2、一個(gè)群體中，某一性狀出現(xiàn)的頻率增加，說(shuō)明該性狀對(duì)環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，控制這個(gè)性狀的基因可能是顯性基因也可能是隱性基因，這是自然環(huán)境對(duì)生物的變異性狀進(jìn)行長(zhǎng)期選擇的結(jié)果。 　　3、根據(jù)題意可推知在種群中Aa的比率為48%，因此可以算出該種群的基因頻率A為40%，a為60%，由于沒(méi)有自然選擇，因此自由交配得

11、到的后代AA、Aa、aa的比率分別為16%、48%、36%，進(jìn)而可得知AA頻率和A頻率均不發(fā)生變化。而自交后代中AA、Aa、aa的比率分別為28%、24%、48%，從而算出A頻率為40%。 　　4、由題意可知，此時(shí)A的基因頻率為：（24×2＋72）÷200=0.6，a的基因頻率為：1-0.6=0.4；又知這三種基因型的個(gè)體在某一環(huán)境中的生存能力或競(jìng)爭(zhēng)能力為AA=Aa>aa，在自然選擇作用下，a基因傳遞給后代的概率就會(huì)下降，在后代中基因型為aa的個(gè)體頻率就會(huì)下降，a的基因頻率在0.4的基礎(chǔ)上下降。AA、Aa的個(gè)體頻率增加，A的基因頻率也在0.6的基礎(chǔ)上增加。 　　5、由題意得出病害發(fā)生前T的

12、基因頻率為（20×2＋60）÷200=50%；由于某種病害導(dǎo)致tt個(gè)體全部死亡，病害發(fā)生后T的基因頻率為（20×2＋60）÷（200-20×2）=62.5%。 　　6、由題意可知，該人群中隱性性狀為16%，即aa的基因型頻率為16%，在基因頻率保持不變的情況下，則a的基因頻率為0.4，A的基因頻率為0.6，AA基因型頻率為0.6×0.6=0.36，Aa的基因型頻率為2×0.6×0.4=0.48。 　　7、由于aa個(gè)體無(wú)繁殖能力，故有繁殖能力的個(gè)體中a的基因頻率為2/3÷2=1/3，A的基因頻率為1/3＋2/3÷2=2/3，自由交配產(chǎn)生的后代中AA占2/3×2/3=4/9；Aa占2/3×1/

13、3×2=4/9；aa占1/3×1/3=1/9，aa無(wú)繁殖能力，有繁殖能力的個(gè)體占8/9。 　　8、某池塘里的全部綠藻不一定屬于同一個(gè)物種，不能構(gòu)成一個(gè)種群；種群中不一定每個(gè)個(gè)體含有該種群基因庫(kù)的全部基因；自然界中種群的基因頻率總在不斷變化，基因頻率的變化是使基因庫(kù)變化的原因；自然選擇是影響基因頻率的因素，但不是唯一因素，除此之外，還有基因突變、染色體變異等。 　　9、種群基因頻率的改變是生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，在生物進(jìn)化的過(guò)程中，基因頻率一定會(huì)改變，但生物進(jìn)化不一定會(huì)形成新物種。 　　10、基因突變一般是有害的，但有的基因突變卻是有利的。所謂有利的基因突變是指這種變異性狀對(duì)生活的適應(yīng)能力更強(qiáng)，在

14、自然選擇中保留下來(lái)，并通過(guò)遺傳逐代積累并加強(qiáng)，形成新的物種。 二、簡(jiǎn)答題 11、在一個(gè)海島上，一種海龜中有的腳趾是連趾（ww），有的腳趾是分趾（WW、Ww），連生的腳趾便于劃水，游泳能力強(qiáng)，分趾則游泳能力較弱。若開(kāi)始時(shí)，連趾和分趾的基因頻率各為0.5，當(dāng)海龜數(shù)量增加到島上食物不足時(shí)。連趾的海龜容易從海水中得到食物，分趾的海龜則不易獲得食物而餓死，若干萬(wàn)年后，基因頻率變化成W為0.2，w為0.8。請(qǐng)問(wèn)： 　　（1）該種群中所有海龜所含的基因稱(chēng)為該種群的____________________。基因頻率變化后，從理論上計(jì)算，海龜種群中連趾占整個(gè)種群的比例為_(kāi)_________。 　?。?）

15、導(dǎo)致海龜種群的基因頻率變化的原因______________________________。 　　（3）該種群是否發(fā)生了進(jìn)化__________。 顯示答案 　　11、（1）基因庫(kù)　　　64% 　?。?）自然選擇導(dǎo)致海龜種群的基因頻率發(fā)生定向變化 　?。?）發(fā)生了進(jìn)化，因?yàn)橹灰N群基因頻率改變，就是在進(jìn)化 　　解析：基因庫(kù)是指一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因；由題干可知，w的基因頻率為0.8，在種群基因頻率不變的情況下，ww的個(gè)體占0.8×0.8=0.64；在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變；種群基因頻率的改變是生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，在生物進(jìn)化的過(guò)程中，基因頻率一定

16、會(huì)改變，但生物進(jìn)化不一定會(huì)形成新物種。 12、某植物種群，AA基因型個(gè)體占30%，aa基因型個(gè)體占20%，則： 　?。?）植物的A、a基因頻率分別是__________、__________。 　?。?）若該植物自交，后代中AA、aa基因型個(gè)體分別占__________、__________。這時(shí)，A、a的基因頻率分別是__________、__________。 　?。?）依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，這種植物在兩年中是否發(fā)生了進(jìn)化？__________，原因是____________________。 　?。?）由此可知，生物進(jìn)化的基本單位是__________，進(jìn)化的原材料由_____

17、_____提供，是否發(fā)生進(jìn)化決定于__________，進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是____________________。 顯示答案 　　12、（1）55%　　　　45% 　?。?）42.5%　　　32.5%　　　55%　　　45% 　　（3）沒(méi)有發(fā)生進(jìn)化　　　基因頻率沒(méi)有發(fā)生改變 　?。?）種群　　突變和基因重組　　自然選擇　　　種群基因頻率的改變 　　解析：由題意可知，Aa的基因型頻率為1－30%－20%=50%，則A基因頻率為（30×2＋50）÷200=0.55，a基因頻率為1－0.55=0.45；AA基因型個(gè)體仍占30%，aa基因型個(gè)體仍占20%，50%的Aa自交后代中，AA基因型

18、個(gè)體占12.5%，aa基因型個(gè)體占12.5%。 -END- 　　 課外拓展 為什么說(shuō)個(gè)體不是生物進(jìn)化的基本單位？ 　　認(rèn)識(shí)生物界最直觀、最具體的對(duì)象是生物個(gè)體，因?yàn)樯锏幕咎卣魇求w現(xiàn)在個(gè)體上的：繁殖、遺傳和變異都發(fā)生在個(gè)體上。因此，達(dá)爾文視生物個(gè)體為進(jìn)化的基本單位，認(rèn)為自然選擇作用的是個(gè)體，進(jìn)化表現(xiàn)為個(gè)體在遺傳組成和性狀上的改變。現(xiàn)代進(jìn)化論的研究表明，個(gè)體不是進(jìn)化的基本單位，理由如下。（1）就原核生物和無(wú)性繁殖的真核生物來(lái)說(shuō)，來(lái)自同一親本的無(wú)性繁殖系是由遺傳上相同的個(gè)體組成的，同一克隆內(nèi)的個(gè)體之間沒(méi)有遺傳差異，自然選擇作用的是無(wú)性繁殖系。（2）對(duì)于有性生殖的生物來(lái)說(shuō)，

19、個(gè)體的基因型是終身不變的，無(wú)論它在自然選擇中具有多大優(yōu)勢(shì)，其基因型也不可能一成不變地傳給下一代個(gè)體，這是因?yàn)閭€(gè)體的基因組成來(lái)自父母雙方。但是就一個(gè)種群來(lái)說(shuō)，種群中全部基因的總和（基因庫(kù)）卻可以在傳宗接代過(guò)程中維持相對(duì)穩(wěn)定，因此，自然選擇作用的是種群，本質(zhì)上是種群基因庫(kù)。也可以這樣理解：種群中個(gè)體的基因來(lái)自種群基因庫(kù)，個(gè)體死亡后又通過(guò)其后代把基因歸還給基因庫(kù)。如果一個(gè)個(gè)體不能與種群中其他個(gè)體交配產(chǎn)生后代，這個(gè)個(gè)體在進(jìn)化上就沒(méi)有意義。 -END- 　　 高考解析 例1、某人群中某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19%，一對(duì)夫婦中妻子患病，丈夫正常，他們所生的子女患該病的概率是（　

20、） A．10/19　　　　　　　　　　　　B．9/19 C．1/19　　　　　　　　　 　　　D．1/2 答案：A。 解析： 　　該病是常染色體顯性遺傳病，患病率為19%（包括AA和Aa），則正常的概率為Aa的基因型頻率為在患者中Aa占的比例為。因此，在子女中正常的概率為：，患病的概率。 例2、某植物種群中，AA個(gè)體占16%，aa個(gè)體占36%，該種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體百分比、A基因頻率的變化依次為（?。? A．增大，不變；不變，不變　　　B．不變，增大；增大，不變 C．不變，不變；增大，不變　　　D．不變，不變；不變，增大 答案：C。 解析： 　　AA占16%，aa占36%，，所以Aa占48%，A=0.4，a=0.6。由于不存在自然選擇作用，因此種群的基因頻率不變。在隨機(jī)自由交配的情況下，根據(jù)基因平衡公式（p＋q）2=p2＋2pq＋q2，其中p2代表AA的基因型頻率，q2代表aa的基因型頻率。后代AA=0.4×0.4=16%，Aa=2×0.4×0.6=48%，aa=0.6×0.6=36%。16%AA16%AA，48%Aa48%（1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa），AA=16%＋12%=28%。 -END-